Higher Tier: explain how mass and volume change concentration
導入済み| English | 意味 |
|---|---|
| final solution volume/ˈfaɪnl səˈluːʃn ˈvɒljuːm/ | 最終体積 |
| dilution/daɪˈluːʃn/ | 希釈 |
この観察を説明する要因は何か？
- HigherTier: 溶液に水を加えると、溶解した溶質の質量は変わらずに濃度が低下することがある。濃度は溶質が消えたかどうかを示すものではなく、比率を表すものである。
- まず予測を立てる。比較したい量や特徴を明記し、2つの説明を区別できる証拠は何かを決定せよ。
モデルを構築する
- 質量濃度 c=m/V は、溶質の質量と最終的な溶液の体積を比較する。体積が一定であれば、溶解質量を倍にすると濃度も倍になる。溶解質量が一定であれば、最終溶液の体積を倍にすると濃度は半分になる。両方が変化する場合、新しい比率を計算する。質量と体積を同じ倍率で掛けると、濃度は変わらない。この説明関係は、4.3.2.5 に含まれるHigherTier固有の要件である。
- 希釈: 溶媒を加えて濃度を下げつつ、指定された溶質の量を維持すること；最終溶液の体積: 指定された調製または希釈後の溶液全体の体積。
At fixed solute mass, what happens when final solution volume doubles?
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Concentration = mass / volume. With the solute mass fixed, doubling the volume divides the concentration by two. The solute mass cannot change when only water is added.
Match each technical term to its precise meaning.
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Use the definitions to distinguish related quantities and processes.
これを検証できる証拠を選ぶ
- 純粋な溶媒を用いた単純な希釈において損失や反応がない場合、溶質の質量は一定に保たれる。したがって、両方の濃度が同じ質量単位であり、両方の体積が同じ体積単位であれば、c₁V₁=c₂V₂ が成り立つ。最終体積には元の試料と加えた溶媒の両方が含まれるため、単に加水した水の体積ではない。溶解および希釈は、溶質の化学的変換と混同してはならない。
- 変化の方向を述べる前に、何が一貫しているかを見極める。c=m/V を V=m/c または m=cV に変形する。学校での計画された希釈においては、適切な測定による移し替えを行い、教員の監督下で必要な最終体積まで補足する。濃縮酸には学校の特定の安全手順が必要であり、一般的な計算式は危険な液体を混ぜるための指示ではない。
Which two habits make the investigation or model in this case more defensible?
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Stating the conditions and assumptions lets others repeat the work exactly, and recording the supporting evidence lets them check the conclusion. Hiding disagreeing results removes the evidence that could challenge a wrong conclusion, and one measurement can never establish a wider claim.
既知の量から始める
- 既知の値と単位を明記する。このケースに適応する仮定を持つ関係式を選び、代入前に変形する。
- 既知: 5.0 g の溶質を 0.250 dm³ の溶液中に入れた結果、20 $\dfrac{\text{g}}{\text{dm}^3}$ となる。これを最終体積 0.500 dm³ まで希釈すると、10 $\dfrac{\text{g}}{\text{dm}^3}$ となる。あるいは、最終体積を 0.250 dm³ に固定して溶解溶質を 10.0 g に増やすと、40 $\dfrac{\text{g}}{\text{dm}^3}$ となる。2つの操作は比率の異なる部分を変える。
溶液に 6 g の溶質が含まれており、0.75 dm³ まで希釈された。その質量濃度を求めよ。同じ手順を使用する：既知量 → モデル → 関係式 → 代入 → 単位と解釈。
A solution contains 6 g solute and is diluted to 0.75 dm³. Find its mass concentration.
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
The result is 8 g per dm³. Known: 6 g of solute; final volume 0.75 dm^3. Use concentration = mass / volume. Concentration = 6/0.75 = 8 g per dm^3. The dissolved mass is unchanged by the dilution.
結論とその限界を確認する
- 体積が増加すれば濃度が常に上昇するという表現は避けるべきである。保持されている量が重要である。この数式は均一な溶液であることを前提とし、指定された質量が完全に溶解していることを仮定している。蒸発により揮発性溶質も除去される可能性があるため、溶質の質量が一定であることは自動的に推測されるべきではなく、明示された条件として提示される必要がある。
- 元の観察に戻り、結果が何を裏付けているか、どのような条件を前提としているかを説明し、対立する説明を検証する方法を一つ示す。
希釈中に純水を加えると溶質原子の半分が失われるという主張は誤りです。希釈は溶媒のみを追加し、溶質は失われたり破壊されたりしません。すべての溶質原子が残っていますが、より大きな体積に分散されるため、濃度が下がるのです。
HigherTier: 質量と体積が濃度に与える影響の説明：純粋な溶媒を用いた単純な希釈において損失や反応がない場合、溶質の質量は一定に保たれる。したがって、両方の濃度が同じ質量単位であり、両方の体積が同じ体積単位であれば、c₁V₁=c₂V₂ が成り立つ。最終体積には元の試料と加えた溶媒の両方が含まれるため、単に加水した水の体積ではない。溶解および希釈は、溶質の化学的変換と混同してはならない。
Adding pure water removes half the solute atoms during dilution.
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Dilution adds solvent only; no solute leaves or is destroyed. Every solute atom remains - they are simply spread through a larger volume, which is exactly why concentration falls.
Lowering concentration by adding solvent while retaining the stated solute amount: write the technical term.
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
dilution means Lowering concentration by adding solvent while retaining the stated solute amount.